【正文】 考慮到制造工藝水平的情況，取 ε 1=1%；由于水輪機所應用的蝸殼和尾水管的型式與模型基本相似，故認為 ε 2=0，則效率修正值： 0 2 5 a xm a x ???????? ???? M 式中 ? —— 考慮工藝水平影響的效率修正值； ?? —— 考慮異形部件影響的效率修正值。 由此便可得出水輪機在限制工況下的效率 ?為 9 1 2 9 ?????? ??? m （ 23） 式中 M? —— 模型水輪機在限制工況下的效率，可 查《水輪機模型轉(zhuǎn)輪主要參數(shù)表》得到。由上式計算出的效率應和前面式 21 假定的效率相同否則應將該值帶入計算。 為了使水輪機在加權平均水頭下有最高的效率，上式中的單位轉(zhuǎn)速應采用最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速 ?10n ；水頭應采用加權平均水頭 avH 。由此可將上式改寫為 m i 1486739。 110 rD Hnn a ???轉(zhuǎn)速 式中 ?10n —— 原型 水輪機的最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速， ?????? 11010 nnn M 同樣，計算得的轉(zhuǎn)速亦需按規(guī)定選用相近的發(fā)電機標準同步轉(zhuǎn)速，并使其略大于計算得的轉(zhuǎn)速，這樣可使發(fā)電機具有較小的尺寸和重量。 最終 選用與之接近的標準同步轉(zhuǎn)速 min125 rn ? 4． 工作范圍的驗算 在選定 mD ? ， min125 rn ? 的情況下， 139。Q =。水輪機的 max139。Q 和各種特征水頭下相應的 139。n 值分別由計算得出： smHD NrQr/*148** 56000 39。 32322321m a x1???? ? 則水輪機的最大引用流量 Qmax 為： smHD r 3221m a x1m a x **39。 ??? 對 39。n 值在各水頭下的計算公式如下： 139。 nDn H? 青海大學成人教育學院畢業(yè)設計：瀑布溝水電站廠房的初步設計 青海大學成人教育學院 8 按水輪機的最大水頭 maxH 、最小水頭 minH ，以及所選定的直徑 1D 、轉(zhuǎn)速 n 計算出單位轉(zhuǎn)速 min1n? 和 max1n? ；按設計水頭 rH 和所選定的直徑 1D 計算出水輪機以額定出力工作時的最大單位流量 max1Q? 。然后在水輪機主要綜合特性曲線圖上分別作以 min1n? 、 max1n?和 max1Q? 為常數(shù)的直線，這些直線所包括的范圍即給出了水輪機的相似工作范圍，若此范圍包括了主要綜合特性曲線的高效率區(qū)時 并在 5%出力限制線以左時，則認為所選定的 1D 和 n 是滿意的，否則應適當調(diào)整 1D 或 n 的數(shù)值。 對 139。n 值在設計水頭 rH =148m時 *12539。 11 ???rr HnDn minr 在最大水頭 Hmax= *12539。m a x1m in1 ??? HnDn minr 在最小水頭 Hmin= *12539。m in1m a x1 ??? HnDn minr 在 HL180 水輪機的模型綜合特性曲線圖上，分別畫出 max139。Q =820L/min 、min139。n = minr 、 max139。n = minr 的直線，在圖上我們可以看到這些直線所標出的水輪機相似工作范圍基本上包括了特性曲線的高效率區(qū)，所以對所選定的直徑 D1=，n=125 minr 還是比較滿意的。 5． 水輪機的吸出高 Hs 的計算 由水輪機的設計工況查 HL180 水輪機的模型綜合特性曲線，查的相應的汽蝕系數(shù)σ =；由設計水頭 Hr=148m，查汽蝕系數(shù)修正曲線圖可的 ? σ =，則可求的水輪機的吸出高 Hs 為： ? ? ? ? mHH s 4 8*0 1 0 6 *9 0 ???????????? ?? ? 為水輪機安裝處的海拔高程 ,? w 為下游最低水位 。 則水輪機的安裝高程為： mbHZ swa 0 ???????? 6．繪制運轉(zhuǎn)特性曲線，并校核論證機組的工作穩(wěn)定性 水輪機型號： HL180LJ650； 青海大學成人教育學院畢業(yè)論文：瀑布溝水電站廠房的初步設計 青海大學成人教育學院 9 特征水頭： Hmax=， Hmin=， Hr=148m； 水輪機的額定出力： Nr =56 萬 KW； 水輪機安裝高程： ?T=664m。 當水頭一定時，對應于模型水輪機的111 nHnDn M ?????為一常數(shù)，在相應的主要綜合特性曲線上作 Mn1? 為常數(shù)的平線，它與個等效率曲線相交于許多點，記取各點上的 M?和 1Q? 值 ,便可求得各點相應的 ??? ??? M ?HHDQN ?? HL180 水輪機等效率曲線計算表 ? ?? ? ? ?MWHDNrHnDnmH1123m a x21m a x11m a x39。1 5 1 39。m i 8 1 *1 2 539。 8 1?? ?????? H= 139。n =? ?minr N = 139。Q? ? ?MW ? ?%m? ? ?smQ 3139。 ??? ??? m N ? ?MW ? ?%m? ? ?smQ 3139。 ??? ??? m N ? ?MW 82 82 84 84 86 86 88 88 90 90 91 91 91 91 90 90 88 88 86 86 84 84 82 82 80 80 78 78 5%出力限制線上的點 7．計算設備重量估算 水輪機總重 ： ? ?tHKDG bra ** ??? K、 b 是與水頭有關的系數(shù)， a 是與轉(zhuǎn)輪直徑有關的系數(shù)，其中 K=、 b=、青海大學成人教育學院畢業(yè)設計：瀑布溝水電站廠房的初步設計 青海大學成人教育學院 10 ? ? * 11 1 ???? Da ，轉(zhuǎn)輪直徑 D1=，額定工作水頭 Hr=148m。 轉(zhuǎn)輪重量： ? ?? ? ? ?tDDG *10* 3111 ???? 金屬蝸殼重量： ? ?tMG 1 0 9 9I n M* 1*2 ??? 0 9 1 **39。 3131m a x ??? QDHM ，為一個只與符號有關的系數(shù)。 以上估算公式都是經(jīng) 驗公式，于實際情況還是有很大的出入，故需要多參照類似工程，以得到較為精確的值。 二． 發(fā)電機的選擇 1．發(fā)電機的技術特征： 由初始資料可知發(fā)電機的額定容量為 6120xxKVA/55 萬 KW，功率因數(shù)為 ，電壓等級推薦使用 18KW，定額頻率為 50HZ，額定轉(zhuǎn)速 n=125 minr 150 minr 初步選定傘式發(fā)電機。 該型式的發(fā)電機機組高度小，重量較輕。材料消耗較少；但其運行穩(wěn)定型較差，推力軸承損耗較大，安裝維修較困難。 磁極對數(shù)： 241 2 550*6060 ??? n fp 極距 ： ? ?cmpSK fj 0 624*26 1 2 0 0 0*102 44 ???? Sf為發(fā)電機的額定容量（ KVA） Kj系數(shù)，一般為 8～ 10，容量大取上限，則取 Kj=10。 定子內(nèi)徑： ? ?cmpDi * 24*22 ??? ?? 定子鐵芯長度： cmnDCNl ii 542125*1625 550*10*204 ??? C 機械常數(shù)，對大容量發(fā)電機可取 C=20*104 N 發(fā)電機容量（ MW） 定子鐵芯外徑：當 n≤ minr 時， ??? ia DD =+*=(cm) 飛逸轉(zhuǎn)速： pn kn? =*125=225 minr k 對混流式水輪機取 ～ ，則取 。 * ???nlDi i 故最終選定半傘式發(fā)電機 SF550－ 48/1760，采用全空冷的冷卻方式。 青海大學成人教育學院畢業(yè)論文：瀑布溝水電站廠房的初步設計 青海大學成人教育學院 11 額定電壓 NU 的選定： 一般情況下，從發(fā)電機的經(jīng)濟指標來看，希望采用 額定電壓較低的方案，這樣可使發(fā)電機消耗的絕緣材料和有效材料相應減少，但這樣又會使繞組接線和母線用銅量相應增加，因此一般希望采用較高一級的電壓。由發(fā)電機的額定容量 N=560MW，選擇推薦額定電壓為 NU =18KV。 額定功率因數(shù) cos? 的選定： 發(fā)電機額定功率系數(shù)的大小影響發(fā)電機的尺寸和可能提高的電勢數(shù)值。發(fā)電機的額定功率因數(shù)減小，無功電流增大，發(fā)電機的電勢相應提高，發(fā)電機的功率極限就相應提高，也就提高了發(fā)電機的穩(wěn)定運行水平， 同時在水輪機超過設計水頭運行時可獲得多發(fā)電能的效益。但另一方面，在發(fā)電機的額定有功功率一定時，減小功率系數(shù)就增大了發(fā)電機的容量，因而增大了發(fā)電機的尺寸和材料消耗，發(fā)電機的總重量也相應增加。 由機組的容量，選擇發(fā)電機的額定功率系數(shù)為 cos? = 2．發(fā)電機尺